Penapis input dan output untuk penukar frekuensi — tujuan, prinsip operasi, sambungan, ciri

Penukar frekuensi, seperti banyak penukar elektronik lain yang dikuasakan oleh arus ulang alik dengan frekuensi 50 Hz, hanya melalui peranti mereka, memesongkan bentuk arus yang digunakan: arus tidak bergantung secara linear pada voltan, kerana penerus pada input peranti biasanya konvensional, iaitu, tidak terkawal . Begitu juga, arus keluaran dan voltan penukar frekuensi — mereka juga berbeza dalam bentuk yang herot, kehadiran banyak harmonik disebabkan oleh operasi penyongsang PWM.

Akibatnya, dalam proses memberi makan pemegun motor secara kerap dengan arus yang herot, penebatnya lebih cepat menua, galas merosot, bunyi motor meningkat, kebarangkalian kerosakan haba dan elektrik pada belitan meningkat. Dan untuk bekalan kuasa dari rangkaian penukar frekuensi, keadaan ini sentiasa dipenuhi dengan kehadiran gangguan yang boleh merosakkan peralatan lain yang dikuasakan oleh rangkaian yang sama.

Untuk menyingkirkan masalah yang diterangkan di atas, penapis input dan output tambahan dipasang pada penukar frekuensi dan motor, yang menyelamatkan kedua-dua rangkaian kuasa itu sendiri dan motor yang dikuasakan oleh penukar frekuensi ini daripada faktor berbahaya.

Penapis input direka bentuk untuk menyekat bunyi yang dihasilkan oleh penerus dan penyongsang PWM penukar frekuensi, dengan itu melindungi rangkaian, dan penapis output direka untuk melindungi motor itu sendiri daripada bunyi yang dihasilkan oleh penyongsang PWM penukar frekuensi. . Penapis input ialah penapis tercekik dan EMI, dan penapis output ialah penapis mod biasa, tercekik motor, penapis sinus dan penapis dU/dt.

Tercekik linear

Tercekik yang disambungkan antara sesalur kuasa dan penukar frekuensi ialah talian pendikit, ia berfungsi sebagai sejenis penimbal. Tercekik linear tidak melepasi harmonik yang lebih tinggi (250, 350, 550 Hz dan lebih) daripada penukar frekuensi ke rangkaian, sambil melindungi penukar itu sendiri daripada lonjakan voltan dalam rangkaian, daripada lonjakan arus semasa sementara dalam penukar frekuensi, dsb. .n.

Penurunan voltan dalam pencekik sedemikian adalah kira-kira 2%, yang optimum untuk operasi biasa pencekik dalam kombinasi dengan penukar frekuensi tanpa fungsi penjanaan semula elektrik semasa penutupan enjin.

Jadi, pencekik rangkaian dipasang di antara rangkaian dan penukar frekuensi di bawah keadaan berikut: dengan kehadiran bunyi dalam rangkaian (atas pelbagai sebab); dengan ketidakseimbangan fasa; apabila dikuasakan oleh pengubah yang agak berkuasa (sehingga 10 kali); jika beberapa penukar frekuensi disuap dari satu sumber; jika kapasitor pemasangan KRM disambungkan ke grid.

Tercekik linear menyediakan:

• perlindungan penukar frekuensi daripada voltan lampau dan ketidakseimbangan fasa;

• perlindungan litar daripada arus litar pintas yang tinggi dalam motor;

• memanjangkan hayat perkhidmatan penukar frekuensi.

Penapis EMP

Disebabkan fakta bahawa motor yang digerakkan oleh penukar frekuensi pada asasnya adalah beban berubah-ubah, operasinya dikaitkan dengan penampilan denyutan frekuensi tinggi yang tidak dapat dielakkan dalam voltan sesalur, turun naik yang menyumbang kepada penjanaan sinaran elektromagnet parasit daripada kabel bekalan. , terutamanya jika kabel ini mempunyai panjang yang agak besar. Sinaran sedemikian boleh merosakkan beberapa peranti di sekitar.

Hanya penapis EMF diperlukan untuk menghapuskan sinaran bagi memastikan keserasian elektromagnet dengan peranti sensitif sinaran.

Penapis sinaran elektromagnet tiga fasa direka untuk menyekat gangguan dalam julat 150 kHz hingga 30 MHz mengikut prinsip sel Faraday. Penapis EMI hendaklah disambungkan sedekat mungkin dengan input penukar frekuensi untuk menyediakan peranti di sekelilingnya dengan perlindungan yang boleh dipercayai terhadap semua gangguan PWM. Kadangkala penapis EMP sudah terbina dalam penukar frekuensi.

Penapis DU / dt

Penapis dU / dt yang dipanggil ialah penapis laluan rendah berbentuk L tiga fasa yang terdiri daripada litar induktor dan kapasitor. Penapis sedemikian juga dipanggil pencekik motor dan selalunya mungkin tidak mempunyai kapasitor sama sekali dan induktansi akan menjadi ketara. Parameter penapis adalah sedemikian rupa sehingga semua gangguan pada frekuensi di atas frekuensi pensuisan suis penyongsang PWM bagi penukar frekuensi ditindas.

Jika penapis mengandungi kapasitor, maka nilai kemuatan setiap daripada mereka adalah dalam beberapa puluh nanofarad, dan nilai induktansi — sehingga beberapa ratus mikrohenri. Akibatnya, penapis ini mengurangkan voltan puncak dan impuls pada terminal motor tiga fasa kepada 500 V / μs, yang menyelamatkan belitan stator daripada kerosakan.

Jadi jika pemacu mengalami brek regeneratif yang kerap, pada asalnya tidak direka untuk berfungsi dengan penukar frekuensi, mempunyai kelas penebat rendah atau kabel motor pendek, dipasang dalam persekitaran operasi yang teruk atau digunakan pada 690 volt, dU / dt Penapis adalah disyorkan antara penukar frekuensi dan motor.

Walaupun voltan yang dibekalkan kepada motor daripada penukar frekuensi mungkin dalam bentuk denyutan dua kutub persegi berbanding gelombang sinus tulen, penapis dU / dt (dengan kapasiti kecil dan kearuhannya) bertindak ke atas arus sedemikian rupa sehingga ia tidak dalam motor penggulungan hampir tepat sinusoidal… Adalah penting untuk memahami bahawa jika anda menggunakan penapis dU / dt pada frekuensi yang lebih tinggi daripada nilai nominalnya, penapis akan menjadi terlalu panas, iaitu, ia akan membawa kerugian yang tidak perlu.

Penapis sinus (penapis sinus)

Penapis gelombang sinus adalah serupa dengan pencekik motor atau penapis dU / dt, tetapi perbezaannya terletak pada fakta bahawa di sini kapasitansi dan induktansi adalah besar, jadi frekuensi cutoff kurang daripada separuh frekuensi pensuisan suis penyongsang PWM. Oleh itu, pelicinan gangguan frekuensi tinggi yang lebih baik dicapai, dan bentuk voltan pada belitan motor dan bentuk arus di dalamnya ternyata lebih dekat dengan sinusoidal yang ideal.

Kapasitian kapasitor dalam penapis sinusoidal diukur dalam puluhan dan ratusan mikrofarad, dan kearuhan gegelung diukur dalam unit dan berpuluh-puluh milimeter. Oleh itu, penapis gelombang sinus adalah besar berbanding dengan dimensi penukar frekuensi konvensional.

Penggunaan penapis sinus memungkinkan untuk digunakan bersama-sama dengan penukar frekuensi walaupun motor yang asalnya (mengikut spesifikasi) tidak dimaksudkan untuk operasi dengan penukar frekuensi kerana pengasingan yang lemah. Dalam kes ini, tiada bunyi yang meningkat, kehausan galas yang cepat, terlalu panas belitan dengan arus frekuensi tinggi.

Adalah mungkin untuk menggunakan kabel panjang di antara motor dan penukar frekuensi dengan selamat apabila ia berjauhan, sambil menghapuskan pantulan impuls dalam kabel yang boleh menyebabkan kehilangan haba dalam penukar frekuensi.

Oleh itu, adalah disyorkan untuk memasang penapis sinus dalam keadaan apabila:

• adalah perlu untuk mengurangkan bunyi bising; jika motor mempunyai penebat yang lemah;

• mengalami brek regeneratif yang kerap;

• bekerja dalam persekitaran yang agresif; disambungkan dengan kabel yang lebih panjang daripada 150 meter;

• harus bekerja untuk masa yang lama tanpa penyelenggaraan;

• semasa operasi enjin, voltan meningkat langkah demi langkah;

• voltan kendalian berkadar motor ialah 690 volt.

Perlu diingat bahawa penapis sinusoidal tidak boleh digunakan dengan frekuensi yang lebih rendah daripada nilai nominalnya (sisihan maksimum yang dibenarkan bagi frekuensi ke bawah ialah 20%), jadi dalam tetapan penukar frekuensi adalah perlu untuk menetapkan had kekerapan di bawah. Dan frekuensi di atas 70 Hz harus digunakan dengan berhati-hati dan dalam tetapan penukar, jika boleh, pratetapkan nilai kapasitansi dan kearuhan penapis sinus yang disambungkan.

Ingat bahawa penapis itu sendiri boleh menjadi bising dan mengeluarkan jumlah badan yang ketara, kerana walaupun pada beban berkadar ia mempunyai kira-kira 30 volt jatuh ke atasnya, jadi penapis mesti dipasang di bawah keadaan penyejukan yang sesuai.

Semua pencekik dan penapis mesti disambungkan secara bersiri dengan motor menggunakan kabel terlindung sesingkat mungkin. Jadi, untuk motor 7.5 kW, panjang maksimum kabel terlindung tidak boleh melebihi 2 meter.

Penapis Mod Biasa — Teras

Penapis mod biasa direka untuk menyekat hingar frekuensi tinggi. Penapis ini ialah pengubah pembezaan pada cincin ferit (lebih tepat, pada bujur), belitannya secara langsung wayar tiga fasa yang menyambungkan motor ke penukar frekuensi.

Penapis ini berfungsi untuk mengurangkan jumlah arus yang dihasilkan oleh nyahcas dalam galas motor. Akibatnya, penapis mod biasa mengurangkan kemungkinan pelepasan elektromagnet daripada kabel motor, terutamanya jika kabel tidak dilindungi. Konduktor tiga fasa melalui tingkap teras dan konduktor bumi pelindung kekal di luar.

Teras dipasang pada kabel dengan pengapit untuk melindungi ferit daripada kesan berbahaya getaran pada ferit (teras ferit bergetar semasa operasi motor). Penapis paling baik dipasang pada kabel pada bahagian terminal penukar frekuensi. Jika teras memanaskan sehingga lebih daripada 70 ° C semasa operasi, ini menunjukkan ketepuan ferit, yang bermaksud anda perlu menambah teras atau memendekkan kabel. Adalah lebih baik untuk melengkapkan beberapa kabel tiga fasa selari dengan teras mereka sendiri.